Lo studio delle collisioni di altissima energia nella regione in avanti e' fondamentale per la calibrazione e la validazione dei modelli che descrivono la formazione di sciami adronici nelle collisioni dei raggi cosmici di altissima energia con i nuclei atomici presenti in atmosfera. I prodotti secondari piu' energetici generati negli sciami atmosferici viaggiano infatti a piccolissimo angolo rispetto alla linea di collisione.
L'universita' di Firenze e la sezione INFN di Firenze sono tra i gruppi proponenti e realizzatori del progetto LHCf ad LHC, un esperimento dedicato allo studio nella regione estremamente forward delle collisioni ad LHC. LHCf è l'unico esperimento al mondo ad acceleratore in grado di fare misure molto precise di singole particelle nella regione in avanti. I gruppi fiorentini sono responsabili di uno dei due rivelatori che costituiscono l'esperimento LHCf.
Nel giugno 2019 la collaborazione LHCf ha presentato un Technical Proposal alla commissione LHCC per proporre due nuove prese dati, la prima all'inizio del 2021 in occasione della riaccensione dell'LHC dopo il lungo periodo di shutdown in corso, durante il quale verranno eseguiti gli upgrade degli apparati sperimentali e dell'acceleratore, la seconda nel 2023. La presa dati nel 2021 riguarderà collisioni protone+protone (p+p) all'energia massima nucleone-nucleone disponibile all'LHC, 14 TeV. La presa dati nel 2023 è invece un'opportunità completamente nuova, in quanto potrebbe consentire di effettuare una misura in collisioni protone+ioni di ossigeno (p+O), accedendo quindi direttamente ai prodotti secondari emessi nella prima interazione di un reale sciame atmosferico.
Le minute della riunione dell'LHCC ( https://cds.cern.ch/record/2677179/files/LHCC-138.pdf ) riportano i giudizi positivi riguardo alla proposta.
Il documento ( http://cds.cern.ch/record/2679323 ) e' stato infine approvato dal Research Board del CERN,
Le attivita' del gruppo di LHCf riguardano attualmnte sia la l'upgrade degli apparati che l'analisi dei dati.
Uno studente interessato puo' partecipare a varie attivita':
- Studio della formazione di pioni neutri, mesoni eta e K a piccolissimo angolo in collisioni p+p e p+O ad LHC
- Progettazione, realizzazione e test della nuova elettronica di readout del sistema tracciante di rivelatori al silicio a microstrisce
- Partecipazione a test dei rivelatori con fasci di particelle previsti a partire dal 2021
- Partecipazione alla presa dati ad LHC nel 2022 o 2023 e alle relative fasi di analisi dati
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